135

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

Maden Tetkik ve Arama Dergisi

http://dergi.mta.gov.tr

Doğu Karadeniz Bölümü (Ordu, Rize, Artvin-KD Türkiye) jeotermal sahalarının nadir toprak elementleri ve itriyum jeokimyası

Rare earth elements and yttrium geochemistry of the geothermal fields in the Eastern Black Sea Region (Ordu, Rize, Artvin), NE Turkey

Esra HATİPOĞLU TEMİZELa* , Fatma GÜLTEKİNa ve Arzu FIRAT ERSOYa

aKaradeniz Teknik Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 61080 Trabzon, Türkiye.Araştırma Makalesi

Anahtar Kelimeler: Jeotermal su, NTE jeokimyası, Hidrojeokimya, Ordu-Rize-Artvin, Doğu Karadeniz.

Geliş Tarihi: 09.10.2018Kabul Tarihi: 17.12.2018

ÖZBu çalışmada Doğu Karadeniz Bölümü’nde yer alan jeotermal sahalardaki sıcak ve soğuk sularda nadir toprak elementlerinin (NTE) davranışları ve göç süreçleri belirlenmiştir. Jeotermal suların sıcaklıkları 38-60 °C arasındadır. Sarmaşık jeotermal suyu Na-Ca-SO4, İkizdere jeotermal suyu Na-Ca-HCO3, Ayder jeotermal suları Na-Ca-CO3-SO4, Şavşat jeotermal suyu Na-HCO3-Cl su tipindedir. Tüm jeotermal sahalar alkalen özellikli jeotermal sulara (pH:7-9.3), oldukça düşük NTE+Y konsantrasyonlarına, az belirgin Ce anomalisine ve belirgin pozitif Eu anomalisine (Ayder sahası hariç) sahiptirler. İncelenen suların NTE+Y içeriği, fraksiyonlaşma ve pozitif Eu anomalisi su/kayaç oranı, pH ve çevre kayaçlardaki mineraller tarafından kontrol edilmektedir. Yapılan termodinamik hesaplamalar ile jeotermal sahalardaki NTE hareketlerinin Ln+3, LnOH+2, LnCl+2, Ln(SO4)2

-, LnSO4+,

LnHCO3+2, Ln(CO3)2

- ve LnCO3+ kompleksleri tarafından gerçekleştirildiği belirlenmiştir.

* Başvurulacak yazar: Esra HATİPOĞLU esrahatipoglu@ktu.edu.tr

Atıf bilgisi: Temizel Hatipoğlu, E., Gültekin, F., Ersoy Fırat, A. 2019. Rare earth elements and yttrium geochemistry of the geothermal fields in the Eastern Black Sea Region (Ordu, Rize, Artvin), NE Turkey. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 160, 135-154. https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.502835

MADEN TETKİK VE ARAMA

D E R G İ S İ

İÇİNDEKİLER

Türkçe Bask 2019 160

Oligosen yaşl Datça-Kale-Ac Göl havzasnda çökelme ile eş yaşl tektonizma izleri, Bat Anadolu...........................................................Gülşen ELMAS, Gürol SEYİTOĞLU, Nizamettin KAZANCI ve Veysel IŞIK/ Araştrma Makalesi 1

İstanbul - Yenikap’daki Holosen yaşl isti n sedimentolojik özellikleri ve çökelme ortamlar..............................................................................Meltem SEZERER BULUT, M. Namk YALÇIN ve Oya ALGAN/Araştrma Makalesi 21

Babaeski-Lüleburgaz-Muratl-Çorlu bölgesindeki Paleojen-Neojen isti erinin paleoortamsal özellikleri ve ostrakod incelemesi (Güneydoğu Trakya, Türkiye)..................................................................................................................................................................Ümit ŞAFAK/Araştrma Makalesi 45

Biga Yarmadas’ndaki granitoyitlerin (KB Anadolu, Türkiye) petrolojik ve jeokimyasal özellikleri...............................................................................................Ümit AYDIN, Pnar ŞEN, Öner ÖZMEN ve Erdal ŞEN/Araştrma Makalesi 81

Doğu Akdeniz’in gaz hidrat potansiyeli................................................................................................................Şükrü MEREY ve Sotirios Nik. LONGINOS/Araştrma Makalesi 117

Doğu Karadeniz bölümü (Ordu, Rize, Artvin-KD Türkiye) jeotermal sahalarnn nadir toprak elementleri ve itriyum jeokimyas.............................................................. Esra HATİPOĞLU TEMİZEL, Fatma GÜLTEKİN ve Arzu FIRAT ERSOY/Araştrma Makalesi 135

Uçucu kül içeren killi karşmlarn dş görünüş özellikleri................................................................................Fatma DAĞCI, Nazl İpek KUL GÜL ve Niyazi Uğur KOÇKAL/Araştrma Makalesi 155

Hamit Plütonu’na (Türkiye) ait kayaç örneklerinde faktör ve kümeleme analizleri ile elementlerin kökeni üzerine istatistiksel yaklaşm..............................................Füsun YALÇIN, Daniel G. NYAMSARI, Nurdane İLBEYLİ ve Rifat BATTALOĞLU/Araştrma Makalesi 163

İstatistik ve kokriging yöntemlerini kullanarak sondaj ve IP-Rs verilerinin kombinasyonu ile mineral kaynaklarnn tahmin edilmesi........................................................................................................... Kamran MOSTAFAEİ ve Hamidreza RAMAZİ/Araştrma Makalesi 177

Arzev bölgesi (Cezayir’in kuzeybats) için bilgi değeri ve frekans oran kullanlarak heyelan duyarllk haritalamas ......................................................................................... Roukh ZINE EL ABIDINE1 ve Nadji ABDELMANSOUR/Araştrma Makalesi 197

Beni Mellal Atlas (Fas) karstik masi nde aeromanyetik prospeksiyon ve uzaktan alglama verilerini kullanarak jeolojik yaplarn haritalanmas...................................................Ikram BOUTIRAME, Ahmed BOUKDIR, Ahmed AKHSSAS ve Ahmed MANAR/Araştrma Makalesi 213

Rezidüel gravite alan verilerinden 2 boyutlu doğrusal ve doğrusal olmayan ters çözüm modelini kullanarak bir tuz domununsimülasyonu.............................................................................................................Soheyl POURREZA ve Farnush HAJIZADEH/Araştrma Makalesi 231

Nummulites Sireli Deveciler (N. Sireli Alan Türnün Junior Homonimi) Nummulites Ercumenti Nom. Nov olarak yeniden isimlendirilmesi.....................................................................................................................................................................Ali DEVECİLER/Eleştiri Yazs 245

KATKI BELİRTME ....................................................................................................................................................................................... 247

Maden Tetkik ve Arama Dergisi Yaym Kurallar ......................................................................................................................................... 249

ISSN : 1304-334XE-ISSN : 2651-3048

Keywords:Geothermal water, REE geochemistry, Hydro geochemistry, Ordu-Rize-Artvin, Eastern Black Sea.

ABSTRACTIn this study, behavior and migration processes of rare earth elements (REEs) were determined in the thermal and cold waters of the geothermal fields in the Eastern Black Sea Region.The temperatures of the geothermal waters are between the range of 38 and 60 °C. The water types are Na-Ca-SO4 for Sarmaşık (Ordu) field, Na-Ca-HCO3 for Ikizdere (Rize) field, Na-Ca-CO3-SO4, for Ayder (Rize) field and Na-HCO3-Cl for Savsat (Artvin) field. All geothermal fields are in alkaline geothermal character (pH: 7-9.3) and have very low REE + Y concentrations, slightly significant Ce contens and significantly positive Eu anomalies (except for Ayder geothermal field). REE+Y content, fractionation and positive Eu anomalies of the investigated water are controlled by water/rock ratio, pH and minerals in the host rocks. According to the thermodynamic calculations, it was determined that the mobility of the REEs in geothermal fields were mainly controlled by Ln3+, LnOH2+, LnCl2+, Ln(SO4)2

-, LnSO4+, LnHCO3

2+, Ln(CO3)2- and LnCO3

+ complexes.

1. Giriş

Nadir toprak element (NTE)’leri, benzer fizikokimyasal özelliklere sahip atom numaraları 57’den 71’e kadar olan (La-Lu) uyumlu grup elementleridir. İtriyum (Y)’da NTE’ne benzer

kimyasal davranış sergiler ve jeokimyasal çalışmalarda kullanılırlar. Son yıllarda birçok araştırmacı tarafından hidrotermal sistemlerle ilgili yapılan çalışmalarda, NTE ve Y (NTE+Y)’un davranışının incelenmesi ile jeotermal suların yeraltı dolaşımı sırasında kimyasal

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

136

bileşimlerindeki değişiklik, bu bileşimin kaynakları, alterasyon, ikincil mineral çökelim koşulları, partikül malzemelerin durumu ve hareketi gibi suların jeokimyasal davranışları hakkında önemli bilgilere ulaşılabileceği belirlenmiştir (Hass vd., 1995; Bau ve Dulski, 1999; Embley vd., 2007; Craddock ve Bach, 2010; Göb vd., 2013; Shakeri vd., 2015; Bragin vd., 2018).

Hidrotermal sistemlerde su ve çevre kayaç arasındaki etkileşim oranı, soğurma süreçleri ve kimyasal kompleksleşme reaksiyonları gibi olaylar NTE’nin dağılım modellerini etkilerler. Bilindiği gibi NTE taşıyan minerallerin dengesi ve ayrışma koşulları çevre kayacın alterasyonu sırasında NTE’nin hareketliliğine ve serbest kalmasına sebep olur. NTE’nin çözünürlüğü bu elementleri yeraltı sularında kompleksleştirerek dengeleyen anyonik ligandların varlığına bağlıdır. Bu nedenle termodinamik prensiplere dayanan kimyasal türleştirme hesaplamaları jeotermal sularda NTE+Y’un kimyasal süreçleri hakkında daha fazla bilgi ortaya koyabilir (Wood, 1990). NTE+Y, su-kayaç-magmatik gaz etkileşimi, birincil mineral çözünmesi, ikincil mineral çökelmesi gibi süreçleri anlamak için kullanılırlar (Bragin vd., 2018).

Doğu Karadeniz Bölümü’nde, genellikle volkanik ve magmatik kayaçların yüzeylendiği çalışma sahalarında kayaçların mineralojisi ve petrografisine ilişkin çok sayıda çalışma mevcuttur (Özbeşikçi vd., 1981; Gedik vd., 1992; Göksu, 1996; Temizel, 2002; Karslı vd., 2004; Arslan ve Aslan, 2006; Temizel vd., 2012; Evcimen ve Karslı, 2012). Sahada sıcak suların yüzeye çıkışını kontrol eden KD- GB yönlü doğrultu atımlı faylar aynı zamanda beslenme yollarını oluşturur. Bu sıcak su kaynaklarının araştırılmasına ve kullanımına yönelik olarak yakın çevrelerinde MTA ve diğer araştırmacılar tarafından birçok araştırma yapılmıştır (Kartal, 1972; Büyük, 1978; Terlemez ve Yılmaz,1980; Erzenoğlu ve Tamgaç, 1986; Gürsel, 1991; Kara, 1997; Uzel ve Gündüz, 1998; Gündüz, 1999; Fırat Ersoy, 2001; Akkuş vd., 2005). Literatürde yapılan çalışmalardan farklı olarak yapılan bu araştırma ile Doğu Karadeniz Bölümünde yer alan Sarmaşık jeotermal sahası (SJS), Ayder jeotermal sahası (AJS), İkizdere jeotermal sahası (İJS) ve Şavşat jeotermal sahası (ŞJS) sularının NTE+Y içerikleri ve fraksiyonlaşması belirlenmiştir. Bunların yanı sıra suların kimyasal türleştirme hesaplamaları ile sularda NTE+Y içeriklerini kontrol eden jeokimyasal süreçler de değerlendirilmiştir.

2. Materyal ve Yöntemler

Arazi çalışmaları, Nisan 2016-Ekim 2017 tarihleri arasındaki jeolojik çalışmalar, yerinde ölçüm ve örnekleme çalışmaları şeklinde yürütülmüştür. Örnekleme çalışmaları inceleme alanlarında yer alan 4 adet sıcak su kuyusundan, 2 adet sıcak su kaynağından, 6 adet soğuk kaynak suyundan ve 8 adet yüzey suyundan olmak üzere toplam 20 noktadan yapılmıştır. Örnek alınan su noktalarında yerinde ölçüm çalışmaları esnasında suların T (sıcaklık), Eİ (elektriksel iletkenlik), pH, TÇK (toplam çözünmüş katı madde) ölçümleri YSI-556 model çok parametreli ölçüm aleti ile yapılmıştır.

Ölçümler sırasında kullanılan problar her ölçüm öncesi ve sonrasında saf su ile yıkanarak korunmuş ve her arazi çalışmasından önce tampon çözeltiler ile günlük kalibrasyonları yapıldıktan sonra çalıştırılmıştır. Suların majör anyon-katyon ve iz element içeriklerini belirlemek amacıyla 500 mL polietilen şişelerle örnekleme yapılmıştır.

Su örneklerinin kimyasal analizleri, Hacettepe Üniversitesi Hidrojeoloji Mühendisliği Bölümü Su Kimyası Laboratuvarında (Ankara) iyon kromatografi tekniği, NTE+Y analizleri ise İndüktif Eşlenik Plazma-Kütle Spektrometresi (ICP-MS) yöntemi ile yaptırılmıştır. Majör katyonlar (Ca+2, Mg+2, Na+ ve K+), Cl- ve sülfat iyon kromotografi sistemi ile belirlenmiştir. Alkalinite ise standart titrasyon yöntemi ile belirlenmiştir. SiO2 spektrofotometrik yöntem ile analiz edilmiştir. Analizlerin iyon denge hatası %5’in altındadır. Kayaç jeokimyasal analizleri ACME Laboratuvarı’nda (Kanada) İndüktif Eşlenik Plazma-Kütle Spektrometresi (ICP-MS) kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

NTE’nin seçilmiş kompleksleri (Ln+3, LnCO3+,

Ln(CO3)2-, LnCl+2, LnSO4

+, LnHCO3+2, LnOH+2, LnO+,

LnO2- ve LnO2H*; Ln lantanitlerden herhangi birini

temsil etmektedir) Visual MINTEQ (Gustafsson, 2012) programında termodinamik parametrelerin veri tabanı kullanılarak hesaplanmıştır. Modelleme işlemi atmosferik basınçta sularda ölçülen sıcaklık ve pH değerleri kullanılarak gerçek yeraltı suyu bileşimi için yapılmıştır. Hesaplamalarda majör iyonlar, Fe, Mn, Al ve NTE+Y kullanılmıştır. Ce ve Eu anomalileri (Ce/Ce*= CeCN/(LaCN*PrCN)0.5), (Eu/Eu*= EuCN/(SmCN*GdCN)0.5) eşitlikleri kullanılarak hesaplanmıştır (CN: Kondrit normalize değeridir (Sun ve McDonough, 1989).

137

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

3. Jeolojik-Hidrojeolojik Yapı

Türkiye’nin doğusunda yer alan Doğu Karadeniz Bölümü jeolojik açıdan Doğu Pontid tektonik birimi (Ketin, 1966) olarak adlandırılır. Pontidler, Samsun’un batısında ve doğusunda, Batı Pontidler ve Doğu Pontidler olmak üzere ikiye ayrılmaktadır (Özsayar vd., 1981). Doğu Pontidler tektonik ünitesi ise Özsayar vd. (1981) tarafından Ardanuç-İspir-Kemaliye-Reşadiye sınırı ile “Kuzey” ve “Güney” olmak üzere iki zona ayrılmıştır. Doğu Pontid Kuzey Zonu’nda magmatik ve volkano-tortul kayaçlar egemen iken, Güney Zonu’nda ise tortul kayaçlar egemendir. Bu çalışma kapsamında incelenen SJS, İJS, AJS ve ŞJS’ları Doğu Pontid Kuzey Zonunda yer almaktadır. Kuzey zonda Paleozoyik, Mesozoyik ve Senozoyik dönemlere ait birimler yüzeylenir (Şekil 1). Doğu Pontidlerde en yaşlı birimi Paleozoyik yaşlı granitoyidler oluşturur. Bu birimler üzerine uyumsuz olarak Jura yaşlı volkanitler ve volkaniklastikler gelir. Bölgede yer alan Geç Kretase başlıca volkanik (bazalt, andezit ve piroklastik) ve kırıntılı tortul kayaçlar (kumtaşı, silttaşı ve çamurtaşı) ile temsil edilir. Bu birimleri Geç Kretase yaşlı granitoyidler keserek yerleşmiştir. Bölgedeki kırıntılı tortul kayaçlar (çakıltaşı, kumtaşı, çamurtaşı), volkanik kayaçlar (andezit, bazalt ve piroklastik) ve bunları keserek yerleşen granitik kayaçlar Eosen yaşlıdır. Miyosen yaşlı birimler, tefrit, bazalt ve piroklastikler

ile aratabakalı klastik çökel kayaçlardan oluşmaktadır. Pliyosen yaşlı kırıntılı çökeller çakıltaşı, kumtaşı, silttaşı ve marn ardalanmasından oluşmaktadır (Şekil 1).

SJS ve çevresinde Geç Kretase yaşlı genellikle bazaltlardan oluşan volkanik kayaçların birincil gözeneklilikleri oldukça düşüktür. Tektonik faaliyetler sonucunda kazanmış oldukları çatlaklı yapı kayaçlara ikincil gözeneklilik kazandırmış ve yer yer geçirimlilik sağlamıştır. Birimlerin genelinde homojen olmayan bu geçirimli düzeyler yüzey sularının faylar boyunca da derinlere inmesini sağlar. Eğimli bir topoğrafyanın egemen olduğu bu alanda, sığ derinliklere inen sular yamaçlardan küçük debili kaynaklar şeklinde boşalırlar. Dolayısıyla volkanik kayaçlar yeraltı suyu bakımından çatlaklı oldukları yersel alanlarda önem taşımaktadır.

İJS ve yakın çevresindeki Jura yaşlı çakıltaşı, kumtaşı ve silttaşı gibi kırıntılı kayaçlardan oluşan birimler geçirimlidir. Genellikle volkano-tortul karakterli olan Geç Kretase ve Eosen yaşlı birimler aglomera ve tüf şeklinde temsil edilen piroklastik kayaçların yüzeylendiği alanlarda geçirimlidirler. Çalışma alanında geniş bir alanda yüzlek veren granitoyidi oluşturan granit, granodiyorit gibi kayaçların geçirimlilikleri çatlaksız ve ayrışmamış oldukları alanlarda çok düşüktür. Ancak bu kayaçlarda

Şekil 1- a)Türkiye’nin tektonik haritası (Okay ve Tüysüz, 1999’dan değiştirilerek), b) Doğu Pontidler’deki volkanik ve sokulum kayaçların dağılımı (Güven, 1993; Arslan vd., 2013; Yücel, 2013; Temizel vd., 2016’dan değiştirilerek).

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

138

gelişmiş üç yönlü çatlak sistemi granitoyide geçirimli özellik kazandırmıştır. Ayrıca değişik ayrışma derecelerinin görüldüğü bu kayaçlarda mineraller arasındaki bağlar zayıflamış ve kayaçlar yüzeyde ve sığ derinliklerde dağılgan özellik kazanmıştır. Dolayısıyla granitoyid çatlaklı ve ayrışmış olduğu alanlarda geçirimli, çatlaksız ve ayrışmamış olduğu alanlarda geçirimsizdir.

AJS’nda Geç Kretase yaşlı bazalt ve andezit türü kayaçlardan oluşan birimlerin geçirimlilikleri yoktur, ancak tüfler şeklinde yüzeylenen piroklastikler geçirimlidir. Geniş bir alanda yüzeylenen granitoyidin iyi gelişmiş çatlak sistemleri birime geçirimlilik kazandırmıştır. Çatlaklardan her mevsim boşalan kaynak suları bunu ispatlamaktadır.

ŞJS’nda genellikle kırıntılı tortul kayaçlar ve volkanik kayaçlar yüzeylenmektedir. Birincil gözeneklilikleri yüksek olan çakıltaşı, kumtaşı ve silttaşı gibi kayaçların geçirimli olmaları çimentolanma derecelerine göre değişiklik gösterir. Volkanik kayaçların birincil gözeneklilikleri düşüktür ancak soğuma sırasında gelişmiş yapıları ve tektonik faaliyetler çatlaklı olmalarını sağlamıştır. Alanındaki Geç Kretase yaşlı birimlere ait tüfler geçirimli, dasit ve riyodasit türü volkanik kayaçlar geçirimsizdir.

4. Majör İyonlar

İncelenen sahalardaki suların kimyasal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla jeotermal kuyu, sıcak kaynak, soğuk kaynak ve yüzey sularından örnekler alınmıştır. SJS’nda sıcak kaynak suyundan (SARKAP), iki adet soğuk kaynak suyundan (SSK, ÇK), ve havzayı drene eden yüzey suyundan (IDD-IDB) örnekleme ve yerinde ölçümler yapılmıştır. İJS’nda örnekleme ve ölçüm çalışmaları jeotermal kuyudan (ILKAP), bir adet soğuk su kaynağından (ISK) ve jeotermal sondajın yakınındaki yüzey suyundan (IDERY-IDERA) yapılmıştır. AJS’nda bir adet jeotermal kuyudan (AYKAP), iki adet sıcak su kaynağından (AYKÖPK, AYESH), bir adet soğuk su kaynağından (HOŞSU) ve yüzey suyundan (AYDEREY-AYDEREA) yerinde ölçüm ve örnekleme yapılmıştır. ŞJS’nda yerinde ölçüm ve örnek alımları jeotermal kuyudan (ILICAS), maden suyundan (CDMS), soğuk kaynak suyundan (ŞSSK) ve yüzey suyundan (CERDERY-CERDEA) yapılmıştır. Alınan örnek noktalarının tanımlamaları, koordinatları ve kot değerleri çizelge 1’de verilmiştir.

Yerinde yapılan ölçümlerden SJS’nda sıcak su kaynağının (SARKAP) sıcaklığı 47°C, Eİ değeri 1935 µS/cm, pH değeri 8.05’dir. Hakim anyon ve katyonları Na ve SO4 iyonlarının oluşturduğu sıcak kaynak suyunda Mg iyonu oldukça düşük değerlerdedir (Çizelge 2). Bu sahada yer alan iki farklı soğuk su kaynağının (SSK ve ÇK) sıcaklıkları yaklaşık 14°C, Eİ değerleri 174 ve 337 µS/cm’dir. pH değerleri yaklaşık 7 olan soğuk kaynaklarda Ca ve HCO3 iyonları hakimdir. Sahada yer alan yüzey suyunun (IDD-IDB) pH’ı yaklaşık 8 civarında, Eİ değeri 84-94 µS/cm’dir ve bu sularda Ca ve HCO3 iyonları egemendir.

IJS’nda jeotermal kuyuda 60°C sıcaklık ve 7.03 pH değeri ölçülmüştür. Eİ değeri 6633 µS/cm olan sıcak suda hakim anyon ve katyonları Na ve HCO3 iyonları oluşturur (Çizelge 2). IJS’ndaki soğuk kaynağın pH değeri 7.34, Eİ değeri 22 µS/cm ve Ca ve HCO3 iyonları hakimdir (Çizelge 2). Havzayı drene eden yüzey suyunda Ca ve HCO3 iyonları egemen olup, pH değeri yaklaşık 6.7, Eİ değeri yaklaşık 18 µS/cm’dir.

Na, CO3 ve SO4 iyonları hakim olduğu AJS’nda yerinde yapılan ölçümlerde jeotermal kuyunun sıcaklığı 55°C, pH değeri 9.15, Eİ değeri 233 µS/cm’dir (Çizelge 2). Bu sahada doğal olarak boşalan iki adet sıcak su kaynağından AYESH’nin sıcaklığı 20°C, pH’ı 8.16, Eİ değeri 33 µS/cm, AYKÖPK kaynağının sıcaklığı 30°C pH’ı 9.32, Eİ değeri 266 µS/cm’dir. AYESH’de Na ve HCO3 iyonları hakim iken AYKÖPK’da Na ve SO4 iyonları hakimdir (Çizelge 2). Sahadaki Ca ve HCO3 iyonlarının egemen olduğu soğuk kaynağın (HOŞSU) pH değeri 7.56, Eİ değeri 35 µS/cm’dir. Sahada yüzey suyunun pH’ı yaklaşık 7 civarında, Eİ değeri üst kotlarda 19 µS/cm, alt kotlarda yaklaşık 22 µS/cm dir ve hakim anyon ve katyonları Ca ve HCO3 dır.

ŞJS’nda jeotermal kuyu suyunun (ILICAS) sıcaklığı 39°C, pH değeri 6.9, Eİ değeri 5734 µS/cm’dir. Kuyu suyunda Na ve HCO3 iyonları egemendir. Maden suyunun (CDMS) pH değeri 6.2, Eİ değeri 2741 µS/cm, hakim anyon ve katyonları Na ve HCO3 iyonlarıdır. Ca ve HCO3 iyonlarının egemen olduğu soğuk kaynak suyunun (ŞSSK) pH değerleri 7.59, Eİ değeri 155 µS/cm’dir. Dere suyunun kimyasal özellikleri kaplıca suyu karışımından önce (CERDERY) ve karışımdan sonra (CERDERA) birbirinden farklıdır (Çizelge 2). CERDERY’nin pH’ı 7.92, Eİ değeri 122 µS/cm ve hakim anyon- katyonları Ca ve HCO3 iken Eİ değeri 411 µS/cm

139

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

olan CERDERA’nın hakim anyon katyonları Na ve HCO3’tır. Dışarıya boşalan sondaj suyu yakınından geçen dere suyunu fiziksel ve kimyasal olarak etkilemiştir.

Doğu Karadeniz Bölümü jeotermal sahalarında suların Piper Diyagramındaki konumları değerlendirildiğinde SJS’nda sıcak sularda toprak alkali elementler (Ca+Mg), alkali elementlerden (Na+K); güçlü asit (Cl+SO4) kökleri de zayıf asit köklerinden (CO3+HCO3) fazladır. Soğuk kaynak ve yüzey sularında ise tersi durum gözlenmektedir (Şekil 2). İJS, AJS ve ŞJS sıcak sularında alkali elementler (Na+K), toprak alkali elementlerden (Ca+Mg); zayıf asit kökleri de (CO3+HCO3) güçlü asit (Cl+SO4) köklerinden fazladır. Cl içeriği çok düşük olan Ayder sıcak sularında CO3 ve SO4 yaklaşık aynı değerlerde bulunurken SO4’ın düşük olduğu Şavşat sıcak sularında Cl ve HCO3 iyonları yaklaşık aynı değerlerdedir. Her üç alanda soğuk kaynak ve yüzey sularında ise toprak alkali elementler (Ca+Mg); alkali elementlerden (Na+K), sıcak sularda olduğu gibi zayıf asit kökleri de (CO3+HCO3) güçlü asit (Cl+SO4) köklerinden fazladır (Şekil 2).

Çalışma alanındaki suların çevre kayaçlarla etkileşim derecelerini tahmin etmek için termodinamik modelleme kullanılarak farklı mineraller için doygunluk indisleri hesaplanmıştır (Çizelge 3). Jeotermal sahalarda yüzeylenen volkanik kayaçlarda mikroskobik olarak belirlenen birincil mineralleri plajioklas, alkali feldispat, ojit, hornblend ve kuvars gibi silikatlı mineraller, ikincil mineralleri ise kalsit, kuvars ve klorit türü mineraller oluşturur. Çevredeki tortul kayaçları ise kireçtaşları, kumtaşları, marnlar, çörtlü kireçtaşı ve jips merceklerinin gözlendiği gölsel çökeller oluşturur. Bu litolojiler dikkate alınarak seçilen minerallere ait doygunluk indisi (SI) değerleri, arazide ölçülen sıcaklık ve pH ile kimyasal analiz sonuçları kullanılarak AquaChem 2014.1 adlı bilgisayar programı içerisinde yer alan PHREEQC yazılımı ile hesaplanmıştır (Çizelge 3).

SI değerleri incelendiğinde çalışılan alanlardaki sıcak ve soğuk suların tümü anhidrit, jips gibi sülfat minerallerine doygun değildir. Sarmaşık sıcak kaynak ve soğuk kaynak suyu aragonite ve kalsite hafifçe doygunluk üstü bir eğilim gösterirken, dolomite doygun değildir. Yüzey suları kalsit ile yaklaşık denge

Çizelge 1- İnceleme alanlarında örnekleme yapılan noktaların koordinatları.

Örnek No Koordinat (UTM 37 T WGS84) Kot (m)

Sarmaşık (Ordu)Jeotermal

Sahası

SARKAP (Sıcak Kaynak) 0383154 - 4536830 102

SSK (Soğuk Kaynak) 0383064 - 4536784 101

ÇK (Çayır Kaynağı-çeşme) 0375853 - 4532828 225

IDD (Ilıca Dere Doğu) 0383619 - 4536877 100

IDB (Ilıca Dere Batı) 0383071 - 4536795 104

İkizdere (Rize)Jeotermal

Sahası

ILKAP (Jeotermal kuyu) 0635840 - 4515969 848

ISK (Soğuk Kaynak) 0637838 - 4516474 995

IDERY (Yüzey Suyu) 0636570 - 4516090 966

IDERA (Yüzey Suyu) 0635555 - 4516034 821

Ayder (Rize) JeotermalSahası

AYKAP (Jeotermal Kuyu) 0676703 - 4535711 1228

AYKÖPK (Sıcak Kaynak) 0673100 - 4541100 825

AYESH (Sıcak Kaynak) 0676356 - 4535638 1200

HOŞSU (Soğuk Kaynak- çeşme) 0677192 - 4535639 1271

AYDEREA (Yüzey Suyu) 0673500 - 4539500 1050

AYDEREY (Yüzey Suyu) 0678212 - 4535863 1300

Şavşat (Artvin) JeotermalSahası

ILICAS (Jeotermal Kuyu) 0282740 - 4586153 1495

CDMS (Maden Suyu) 0281351 - 4573470 1145

ŞSSK (Soğuk Kaynak) 0282628 - 4588250 1550

CERDERY (Yüzey Suyu) 0282940 - 4585958 1496

CERDERA (Yüzey Suyu) 0281280 - 4586418 1490

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

140

Çiz

elge

2- İ

ncel

enen

sula

rın fi

ziko

kim

yasa

l par

amet

rele

ri.

Örn

ek N

oSı

cakl

ık(°

C)

pHEİ (u

S/cm

)TÇ

K

mg/

LC

a m

g/L

Mg

mg/

LN

a m

g/L

K

mg/

LC

l m

g/L

Alk

alin

ite(H

CO

3+ CO

3)m

g/L

SO4

mg/

L%

Hat

a

Sarm

aşık

Jeo

term

al S

ahas

ı

SAR

KA

P47

8.05

1935

1260

213.

130.

3326

1.90

3.79

97.1

211

.76

875.

81.

43

SSK

14.5

7.8

174

141

51.8

67.

5514

.06

3.39

2.35

203.

335.

242.

90

CK

147.

0833

727

211

2.23

7.18

15.0

23.

865.

2737

0.78

8.49

1.95

IDD

15.2

8.27

9469

25.8

24.

346.

690.

662.

1510

1.66

3.66

0.47

IDB

15.8

7.87

8466

23.2

93.

765.

370.

541.

5289

.70

3.42

0.62

İkiz

dere

Jeo

term

al S

ahas

ı

ILK

AP

607.

0366

3325

8733

1.31

79.0

196

5.65

140.

6646

4.12

2810

296.

23.

03

ISK

11.8

7.34

2219

7.24

0.71

3.09

0.40

0.30

23.9

21.

492.

98

IDER

Y9.

16.

417

166.

820.

721.

320.

370.

1423

.92

2.38

2.46

IDER

A9.

27.

419

177.

080.

801.

710.

530.

3823

.92

2.49

4.76

Ayde

r Je

oter

mal

Sah

ası

AYK

AP

559.

1523

397

8.74

0.06

39.9

30.

732.

6935

.338

.12.

97

AYK

OPK

31.7

9.32

296

171

16.7

70.

2663

.66

1.06

9.77

2411

80.

93

AYES

H20

8.16

3324

8.26

1.24

12.8

0.36

1.36

30.5

12.5

4.29

HO

SSU

10.8

7.56

3531

9.25

1.73

3.83

0.89

0.48

0.68

1.51

3.91

AYD

EREA

7.7

6.84

2221

5.19

0.5

1.21

0.31

0.13

18.3

1.96

1.42

AYD

EREY

10.3

7.3

1917

7.49

1.03

2.07

0.61

0.10

0.49

1.62

3.34

Şavş

at J

eote

rmal

Sah

ası

ILIC

AS

396.

957

3430

4428

846

.35

1323

35.1

410

5226

0116

60.

90

SSSK

9.2

7.59

155

144

55.7

58.

0711

.46

0.08

1.25

191.

374.

791.

81

CD

MS

126.

227

4123

6936

9.4

60.0

710

0322

.28

771.

8923

7915

02.

89

CER

DER

A13

.88.

5341

134

050

.99.

0711

6.46

2.91

83.6

925

1.18

17.6

4.45

CER

DER

Y8.

67.

9212

211

643

.15

6.55

13.4

0.42

1.13

155.

494.

94.

26

141

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

durumundadır (Şekil 3a) İkizdere jeotermal kuyu suyu aragonit, kalsit, barit ve dolomit minerallerine doygundur. Soğuk kaynak ve yüzey suları seçilen hiçbir minerale doygun değildir (Şekil 3b). Ayder sıcak jeotermal kuyu suyu aragonit, kalsit ve dolomite hafifçe doygun iken soğuk kaynak ve yüzey suları doygun değildir (Şekil 3c). Şavşat jeotermal suyu ve Ciritdüzü maden suyu aragonit, kalsit ve dolomite doygun, yüzey suları doygun değildir (Şekil 3d). Silikat minerallerini temsilen seçilen K- feldispat mineraline İkizdere ve Şavşat sıcak suları doygun iken, Sarmaşık ve Ayder sıcak suları doygun değildir. K-mika mineraline ise Ayder sıcak suyu dışındaki tüm sıcak ve soğuk sular doygundur. Kaolinit ve illit gibi kil minerallerine Ayder sıcak suları dışındaki tüm sıcak ve soğuk sular doygundur. Talk mineraline ise Şavşat sıcak suları dışındaki tüm sıcak sular doygundur. Ayder jeotermal kuyu suyu hariç tüm sıcak sular kuvars mineraline hafifçe doygunluk üstü bir yönelim gösterirken, Ayder jeotermal kuyu suyu hafifçe doygunluk altı bir eğilim gösterir. Götit ve hematit gibi minerallere tüm sıcak ve soğuk sular aşırı doygunluk gösterir (Çizelge 3).

5. Nadir Toprak Elementleri ve İtriyum

Periyodik çizelgedeki konumları yakın olmasına rağmen NTE+Y elementleri farklı fizikokimyasal özelliklere sahiptirler ve su kayaç etkileşiminde jeokimyasal süreçlerin yorumlanmasında yaygın olarak kullanılırlar. Ayrıca bu elementler hidrojeolojik ortamlarda antropojenik veya doğal anomali etkilerine tepki olarak meydana gelen değişiklikleri yansıtabilirler (Bragin vd., 2018).

Çalışılan jeotermal alanlar ve yakın çevrelerinde incelenen sularda ve yüzeyleme veren kayaçlardan alınan örneklerin NTE+Y konsantrasyonları çizelge 4’de, Kondrit’e göre normalize (Sun ve McDonough, 1989) edilmiş NTE+Y dağılım modelleri şekil 4’de verilmiştir. Şekil 4b, d, f ve h incelendiğinde tüm sahalardaki sularda NTE+Y desenleri küçük farklılıklar hariç hemen hemen birbirlerine benzemektedir. Bu durum suların içinde dolaştığı çevre kayaçların benzer türden olduğunu gösterir.

Çizelge 4 ve şekil 4 değerlendirildiğinde, incelenen sularda ∑NTE konsantrasyonu SJS’nda 0.06-1.83

Şekil 2- İncelenen su örneklerinin Piper diyagramındaki konumları.

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

142

Çiz

elge

3- İ

ncel

enen

sula

rda

bazı

min

eral

ler i

çin

doyg

unlu

k in

disi

hes

apla

mal

arı.

Sarm

aşık

Jeo

term

al S

ahas

ıİk

izde

re J

eote

rmal

Sah

ası

Min

eral

ler

Form

ülSA

RK

AP

SSK

ÇK

IDD

ILK

AP

ISK

IDE

RY

Alb

itN

aAlS

i 3O8

-0.8

5-0

.98

-2.3

3-1

.40

0.49

-2.7

1-4

.40

Anh

idri

tC

aSO

4-0

.63

-3.1

5-2

.72

-3.5

2-1

.06

-4.3

3-4

.15

Ara

goni

tC

aCO

30.

380.

09-0

.09

0.01

1.43

-1.3

6-3

.09

Bar

itB

aSO

41.

09-1

.76

-0.5

6-1

.85

0.43

-1.3

4-1

.59

Ca-

Mon

tmor

illon

itC

a0.1

65A

l 233S

i 367O

10(O

H) 2

-0.7

54.

333.

583.

413.

403.

543.

79

Kal

sit

CaC

O3

0.51

0.24

0.06

0.16

1.55

-1.9

3-2

.93

Söle

stin

SrSO

4-0

.86

-3.5

3-2

.52

-3.9

9-1

.1-4

.9-4

.82

Dol

omit

CaM

g(C

O3) 2

-1.3

6-0

.15

-0.8

9-0

.24

2.99

-4.7

1-6

.73

Flor

itC

aF2

-0.1

3-2

.77

-2.8

6-3

.57

-1.2

2-3

.70

-5.0

4

Jips

CaS

O4:2

H2O

-0.5

4-2

.90

-2.4

7-3

.27

-1.0

8-4

.08

-3.9

0

Göt

itFe

OO

H7.

578.

077.

017.

917.

916.

603.

77

Hal

itN

aCl

-6.2

9-9

.01

-8.6

6-9

.36

-5.1

3-1

0.51

-11.

21

İllit

K0.

6Mg0

.25A

l 23Si

35O

10(O

H) 2

-0.7

43.

622.

322.

673.

351.

861.

40

K-F

eldi

spat

KA

lSi 3O

8-0

.61

0.88

-0.4

40.

061.

61-1

.08

-2.4

0

K-M

ika

KA

l 3Si 3O

10(O

H) 2

4.55

10.0

29.

138.

659.

678.

498.

94

Kao

linit

Al 2S

i 2O5(O

H) 4

0.59

5.36

5.22

4.59

4.17

5.57

6.26

Kuv

ars

SiO

20.

130.

490.

210.

390.

490.

24-0

.16

Rod

okro

zit

MnC

O3

-1.6

3-3

.14

--

-0.0

6-

-4.5

6

Side

rit

FeC

O3

-6.7

0-0

.99

-0.3

4-2

.43

-0.5

2-2

.32

-3.1

6

Talk

Mg 3S

i 4O10

(OH

) 24.

50-1

.38

-7.1

20.

543.

14-8

.49

-

Vite

rit

BaC

O3

-3.0

0-4

.01

-3.4

3-3

.81

-1.9

9-4

.60

-6.0

8

143

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

Çiz

elge

3-

deva

mı.

Ayde

r Je

oter

mal

Sah

ası

Şavş

at J

eote

rmal

Sah

ası

Min

eral

ler

Form

ülAY

KA

PAY

KO

PKAY

ESH

HO

SSU

AYD

ER

YIL

ICA

SC

DM

SSS

SKC

ER

DE

RY

Alb

itN

aAlS

i 3O8

-3.4

2-1

.79

-1.9

9-1

.79

-2.8

91.

751.

48-3

.01

-1.9

0

Anh

idri

tC

aSO

4-2

.88

-2.3

0-3

.39

-4.2

2-4

.27

-1.4

7-1

.47

-3.1

5-3

.22

Ara

goni

tC

aCO

30.

810.

78-1

.01

-3.3

2-3

.82

0.69

0.00

-0.2

0-0

.07

Bar

itB

aSO

4-

-1.3

0-1

.01

--

0.41

0.82

--1

.41

Ca-

Mon

tmor

illon

itC

a0.1

65A

l 233S

i 367O

10(O

H) 2

-5.0

5-2

.22

1.20

3.79

3.56

6.40

7.10

1.91

2.7

8

Kal

sit

CaC

O3

0.94

0.92

-0.8

6-3

.17

-3.6

60.

830.

16-0

.04

0.09

Söle

stin

SrSO

4-2

.99

-3.1

6-3

.45

-4.7

6-4

.70

-1.9

4-3

.49

-4.1

7-4

.07

Dol

omit

CaM

g(C

O3) 2

0.28

0.45

-2.2

6-6

.93

-8.0

51.

28-0

.32

-0.8

2-0

.54

Flor

itC

aF2

-2.9

4-1

.77

-3.2

4-4

.89

-5.5

6-0

.23

-0.9

4-3

.27

-2.9

1

Jips

CaS

O4:2

H2O

-2.8

5-2

.11

-3.1

6-3

.97

-4.0

1-1

.33

-1.2

1-2

.90

-2.9

6

Göt

itFe

OO

H5.

716.

517.

327.

186.

406.

243.

387.

548.

10

Hal

itN

aCl

-8.5

9-7

.79

-9.2

8-1

0.22

-11.

12-4

.40

-4.7

7-9

.37

-9.3

3

İllit

K0.

6Mg0

.25A

l 23Si

35O

10(O

H) 2

-5.1

1-2

.14

0.31

2.51

1.97

5.49

5.54

0.12

1.63

K-F

eldi

spat

KA

lSi 3O

8-3

.14

-1.3

0-1

.14

0.09

-0.8

92.

312.

33-2

.62

-0.8

5

K-M

ika

KA

l 3Si 3O

10(O

H) 2

-0.9

32.

365.

668.

588.

6012

.28

12.2

05.

957.

54

Kao

linit

Al 2S

i 2O5(O

H) 4

-2.8

0-0

.60

2.79

4.98

5.27

6.72

7.41

3.93

4.30

Kuv

ars

SiO

2-0

.08

0.26

0.38

0.63

0.28

0.78

1.15

0.07

0.34

Rod

okro

zit

MnC

O3

--

--

--1

.32

-2.5

1-

-

Side

rit

FeC

O3

-8.1

2-6

.90

-3.5

4-3

.85

-4.4

0-0

.60

-1.3

7-0

.88

-1.0

4

Talk

Mg 3S

i 4O10

(OH

) 24.

435.

16-0

.83

-4.6

3-8

.33

-1.8

4-7

.00

-5.2

6-2

.55

Vite

rit

BaC

O3

--3

.56

-4.6

1-4

.06

--2

.63

-3.2

3-

-3.8

0

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

144

Şekil 3- Seçilen bazı minerallere göre doygunluk indisleri a) Sarmaşık jeotermal sahası, b) İkizdere jeotermal sahası c) Ayder jeotermal sahası, d) Şavşat jeotermal sahası.

145

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

Çiz

elge

4- İ

ncel

enen

sula

rın N

adir

Topr

ak E

lem

ent +

İtriy

um k

onsa

ntra

syon

ları

(kay

açla

r:ppm

, sul

ar:p

pb, ö

la: ö

lçüm

lim

iti a

ltınd

a).

La

Ce

PrN

dSm

EuG

dTb

Dy

YH

oEr

TmY

bLu

SAR

MA

ŞIK

JE

OT

ER

MA

L SA

HA

SI (S

JS)

F-3

tüfit

7.9

12.6

1.64

6.8

1.47

0.48

1.55

0.24

1.56

7.9

0.26

0.94

0.11

0.75

0.12

F-5

Kum

lu k

çt4

6.1

0.8

3.2

0.59

0.14

0.64

0.09

0.54

3.9

0.13

0.36

0.06

0.36

0.05

F-8

Baz

altik

tüf

1634

.24.

520

.14.

431.

424.

770.

754.

5624

.60.

952.

670.

42.

470.

4

F-10

Baz

alt

29.6

51.3

5.26

17.5

3.21

0.57

2.86

0.47

2.83

18.7

0.61

2.07

0.33

2.24

0.39

SAR

KA

PSı

cak

su0.

129

0.48

60.

058

0.77

30.

054

0.22

40.

020.

007

0.01

50.

170.

007

0.01

80.

002

0.01

70.

023

SSK

Soğu

k su

öla

öla

0.00

40.

025

0.00

80.

005

0.00

60.

001

0.00

60.

044

0.00

10.

004

00.

003

0.00

1

ÇK

-So

ğuk

suöl

aöl

aöl

a0.

016

0.02

30.

044

öla

0.00

1öl

a0.

085

öla

0.00

2öl

a0.

002

öla

IDD

Yüz

ey su

yu0.

013

0.07

40.

010.

043

0.01

20.

005

0.01

70.

002

0.01

30.

069

0.00

10.

009

0.00

10.

004

0.00

1

IDB

Yüz

ey su

yu0.

023

0.06

50.

017

0.06

0.01

40.

005

0.01

50.

002

0.01

20.

083

0.00

20.

010

0.00

80.

001

İKİZ

DE

RE

JE

OT

ER

MA

L SA

HA

SI (İ

JS)

IK-1

Gra

nit

31.6

57.2

6.06

20.6

3.6

0.75

3.66

0.58

3.74

22.2

0.77

2.36

0.38

2.57

0.4

IK-2

Gra

nit

15.2

27.8

3.09

11.4

2.36

0.5

2.63

0.43

2.99

18.3

0.64

2.08

0.31

2.14

0.36

ILK

AP

Sıca

k su

0.12

60.

610.

054

0.76

20.

089

0.28

60.

043

0.01

0.03

90.

432

0.00

50.

039

0.00

50.

032

0.02

7

ISK

Soğu

k su

0.15

50.

273

0.04

60.

170.

039

0.01

70.

039

0.00

40.

027

0.18

30.

003

0.02

20.

003

0.01

80.

003

IDER

AY

üzey

suyu

0.1

0.21

70.

039

0.14

10.

035

0.00

90.

027

0.00

40.

030.

180.

004

0.01

60.

002

0.01

50.

004

IDER

YY

üzey

suyu

0.08

30.

316

0.03

30.

113

0.02

30.

010.

019

0.00

40.

022

0.15

70.

003

0.01

40.

002

0.01

20.

004

AYD

ER

JE

OT

ER

MA

L SA

HA

SI (A

JS)

AY-1

Gra

nodi

yorit

0.9

2.6

0.52

31.

210.

921.

840.

342.

312

.40.

491.

530.

211.

350.

2

AY-2

Gra

nodi

yorit

30.4

45.9

4.66

152.

180.

61.

620.

221.

317.

10.

250.

740.

110.

80.

13

AY-3

Baz

alt

17.5

36.7

4.97

215.

041.

446.

161.

17.

1742

.51.

624.

990.

745.

10.

81

AYK

AP

Sıca

k su

öla

öla

0.00

3öl

a0.

003

0.00

2öl

a0

0.00

350.

004

00.

003

00

0.00

1

AYES

HSı

cak

suöl

aöl

aöl

aöl

a0.

001

0.00

4öl

a0

00.

004

00.

001

00

öla

AYK

OP

Sıca

k su

öla

öla

0.00

20.

011

0.00

20.

002

0.00

20.

001

0.00

90.

010

0.00

30

0.00

350

HO

SSU

Soğu

k su

öla

öla

0.00

30.

006

0.00

150.

001

öla

0.00

050.

003

0.00

30

0.00

20

00.

001

AYD

EREY

Yüz

ey su

yu0.

028

0.09

10.

005

0.01

160.

004

0.00

350.

014

0.00

10.

002

0.01

93öl

a0.

0013

00.

0025

0.00

05

AYD

EREA

Yüz

ey su

yu0.

077

0.12

20.

0115

0.05

250.

009

0.00

60.

0095

0.00

10.

0105

0.05

350

0.01

050

0.00

750.

002

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

146

Çiz

elge

4- d

evam

ı.

La

Ce

PrN

dSm

EuG

dTb

Dy

YH

oEr

TmY

bLu

ŞAV

ŞAT

JEO

TE

RM

AL

SAH

ASI

SV-1

Kum

taşı

5.4

11.2

1.56

7.1

2.07

0.72

2.28

0.38

2.45

13.6

0.52

1.53

0.23

1.45

0.22

SV-2

Kum

taşı

8.8

17.8

2.47

10.7

2.96

0.89

3.19

0.54

3.24

18.2

0.73

2.02

0.3

1.88

0.3

TD-1

Trak

iand

ezit

16.1

29.2

3.13

11.2

1.86

0.53

1.17

0.13

0.65

30.

110.

270.

030.

250.

03

TD-3

Trak

iand

ezit

14.9

25.5

2.73

9.5

1.52

0.53

0.92

0.11

0.5

2.4

0.1

0.18

0.03

0.19

0.03

C-1

Volk

anoj

enik

km

t4.

49.

11.

36.

41.

770.

712.

170.

362.

4312

.90.

51.

50.

21.

330.

2

C-7

Volk

anoj

enik

km

t5.

311

.11.

547.

21.

90.

722.

380.

382.

3813

.90.

531.

570.

211.

420.

22

TRV-

1Tr

aver

ten

2.5

3.5

0.53

20.

550.

20.

930.

181.

313

.20.

290.

920.

120.

850.

13

ILIC

AS

Sıca

k su

0.35

80.

593

0.05

10.

649

0.04

70.

272

0.02

70.

004

0.04

20.

396

0.00

40.

029

0.00

20.

033

0.02

4

CD

MS

Soğu

k su

0.18

0.61

50.

0575

0.80

750.

038

0.19

550.

0585

0.00

750.

043

0.30

10.

002

0.02

850.

0025

0.01

60.

003

ŞSSK

Soğu

k su

öla

öla

0.00

30.

016

0.00

250.

0015

0.00

20.

001

00.

0103

00.

002

00.

002

0.00

15

CER

DER

AY

üzey

suyu

0.00

50.

020.

038

0.13

80.

021

0.11

80.

0285

0.00

20.

0225

0.12

40.

005

0.00

550.

001

0.01

30.

028

CER

DER

YY

üzey

suyu

0.06

80.

270.

020.

039

0.01

30.

005

0.01

40.

002

0.01

30.

120.

002

0.00

80.

001

0.00

60.

004

147

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

Şekil 4- İnceleme alanındaki kayaçlarda (a, c, e ve g) ve sularda (b, d, f ve h) kondrite göre normalize (Sun ve McDonough, 1989) edilmiş NTE+Y dağılımları (a, b:Sarmaşık sahası; c,d: İkizdere sahası; e,f: Ayder sahası; g,h: Şavşat sahası).

ppb, İJS’nda 0.64-2.13 ppb, AJS’nda 0.01-0.3 ppb ve ŞJS’nda 0.03-2.13 ppb arasındadır. Jeotermal sularda en yüksek ∑NTE konsantrasyonu ILKAP (İkizdere) ve ILICAS (Şavşat) (∑NTE=2.13 ppb) örneklerinde

ölçülmüştür. En düşük NTE konsantrasyonları (∑NTE=0.01-0.3 ppb) pH değeri en yüksek (8.60-9.86), TÇK değeri ise en düşük olan (52-173 mg/L) AJS sularında ölçülmüştür.

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

148

Çalışma alanındaki tüm sularda Kondrit’e göre normalize (Sun ve McDonough, 1989) edilmiş LaCN/GdCN oranları >1 (CERDERA ve IDD hariç), YbCN/GdCN oranları ise <1dir (ILICAS hariç). Bu oranlara göre suların büyük bir çoğunluğunun Hafif Nadir Toprak Elementleri (La-Eu, HNTE) bakımından zenginleştiğini, diğer taraftan Ağır Nadir Toprak Elementleri (Gd-Lu, ANTE) bakımından fakirleştiğini göstermektedir (Şekil 4b, d, f ve h). Son yıllarda literatürde yapılan birçok araştırmaya benzer şekilde (Gammons vd., 2005; Shakeri vd., 2015; Zhang vd., 2016; Bragin vd., 2018) SJS, İJS ve AJS sularında artan sıcaklık ile TÇK miktarı ve ∑NTE değerleri de artmıştır. Diğer sahalara göre bazik karakterde (pH~9) olan AJS suları ölçülen yüksek sıcaklığa (~55°C) rağmen oldukça düşük TÇK miktarlarına (~97 mg/L) sahiptir. Bu sahada suların içerisinde dolaştığı granitik çevre kayaçlarda gözlemlenen feldispatların killeşmesi sonucunda oluşan kil minerallerinin sulardaki elementleri adsorbe etmesi suların TÇK miktarının azalmasına dolayısıyla çok düşük ∑NTE konsantrasyonuna sahip olmasına neden olmuştur.

İncelenen tüm jeotermal suların (Ayder sahası hariç) en belirgin ortak özellikleri belirgin Eu anaomalisine sahip olmalarıdır. Jeotermal sularda hesaplanan Eu anomalileri (Eu/Eu*) SJS’nda 20.84, İJS’nda 14.13, ŞJS’nda 23.34’tür. AJS’nda ise sadece AYKÖPK örneğinde 3.057 civarında Eu anomalisi hesaplanmıştır. Ayrıca incelenen jeotermal sularda gözlenen pozitif Ce anomalileri (Sarmaşık:1.37, İkizdere: 1.81, Şavşat: 1.07, Ayder: hesaplanamadı) hidrotermal sistem içinde oluşan indirgeyici koşulları yansıtmaktadır. Sıcak sularda Fe oksihidroksitlerin desorpsiyonu götit gibi Fe’li minerallere yüksek doygunluk değerlerini (Şekil 3) ve pozitif Ce anomalilerini açıklamaktadır.

Çalışma sahalarındaki yüzey ve soğuk su kaynaklarının NTE+Y içerikleri termal sulara paralel ve daha düşük konsantrasyonlarda değişmektedir. Yüzey sularında HNTE ve ANTE konsantrasyonları arasındaki fraksiyonlaşma jeotermal sulara göre daha azdır.

İncelenen sahalardaki çevre kayaçlarda belirlenen NTE+Y dağılım modelleri şekil 4a, c, e ve g’de görülmektedir. SJS’ndaki tüfit, (F-3), kumlu kireçtaşı (F-5), bazaltik tüf ve bazaltlar (F-8, F-10), İkizdere ve Ayder jeotermal sahalarında granitik (IK-1, IK-2) ve granodiyoritik (AY-1, AY-2) çevre kayaçlar,

Şavşat jeotermal alanındaki kumtaşı (SV-1, SV-2), trakiandezit (TD-1, TD-3), volkanojenik kumtaşı (C1-C7) ve traverten (TRV-1) türü kayaçlar negatif Eu, az belirgin Ce anomalisi göstermektedirler. Bunların yanısıra çevre kayaçlar sulara benzer şekilde HNTE bakımından zenginleşirken ANTE bakımından fakirleşmektedir.

6. Seryum ve Evropiyum Anomalileri

Demir hidroksitlerde soğurma sürecinde Ce+3 Ce+4’e kolayca oksitlenir (Bau ve Dulski, 1999). Ce anomalileri pH’a bağlıdır ve alkali sularda gözlemlenir (Moller, 2001). +3 değerlikli NTE ile karşılaştırıldığında, Ce+4 tercihen Mn oksitler tarafından adsorplandığı için (De Carlo vd., 1998) düşük sıcaklıklı yüzey suları genellikle negatif Ce anomalisi gösterirler.

Dünya genelinde yapılan çalışmalarda NTE+Y davranışlarının analizleri yüksek sıcaklıklı klorürlü sistemlerde (T>230 °C, pH<7) pozitif Eu anomalisinin varlığını göstermiştir. Bu sistemlerdeki NTE+Y dağılım modelleri benzerdir ve çevre kayaç türlerinden etkilenmezler. Diğer taraftan pH>7 olan hidrotermal sistemler belirgin negatif Eu anomalisi gösterir (Klinkhammer vd., 1994). Termodinamik hesaplamalar yüksek sıcaklıklı akışkanlarda (T >300 °C) uygun basınçta Eu’nun +2 değerlikte bulunduğunu ve klorür kompleksleri oluşturduğunu göstermiştir. Bu kompleksler +3 değerlikli NTE ile oluşturulmuş komplekslerden daha kararlıdır (Haas vd., 1995).

Yapılan birçok çalışma NTE+Y’un (özellikle Eu) fraksiyonlaşmasının karmaşık bir süreç olduğunu, bu elementlerin davranışlarının fizikokimyasal çevresel parametrelere bağlı olduğunu göstermiştir (Bragin vd., 2018). Yüksek sıcaklıklı hidrotermal rezervuarlarda akifer bileşiminin NTE+Y içeriği ve fraksiyonlaşması daha az etkiye maruz kalır ve sonuç olarak pH ve basınç kompleks bileşik oluşumuna yardımcı olur (Hass vd., 1995). Yüzeye yakın düşük sıcaklıklı hidrotermal alanlarda (T<100 °C), suların NTE+Y içerikleri ve dağılımı pH, kayaç bileşimi ve su/kayaç oranı ile kontrol edilmektedir.

İnceleme alanındaki tüm sular az belirgin Ce anomalisi (Ce/Ce*= CeCN/(LaCN*PrCN)0.5) ve AJS hariç belirgin pozitif Eu (Eu/Eu*= EuCN/(SmCN*GdCN)0.5) anomalisi göstermektedir (Şekil 4). Eu anomalisi jeotermal sahaların çevre kayaçlarında bulunan Eu’

149

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

Çizelge 5- Çalışma sahalarındaki sıcak ve soğuk sularda NTE taşınma biçimleri (- değerler < %0.05).

SARKAP SSK ILKAP ISK AYKAP AYESH AYKOPK HOŞSU ILICAS SSSK CDMSLa+3 8.62 90.20 38.96 95.44 0.23 68.90 0.43 93.65 44.68 93.27 76.39LaOH+2 2.16 3.39 1.36 1.27 1.84 9.56 1.38 1.98 0.40 1.54 0.03LaCl+2 0.03 0.01 0.57 - - - - - 1.28 - 1.49La(SO4)

2- 15.94 - 3.82 - - 0.09 0.05 - 0.67 - 0.33LaSO4

+ 59.83 6.39 51.31 3.28 0.37 21.44 1.02 4.37 22.49 5.19 21.76LaHCO3

+2 0.16 - 0.53 - 0.03 - 0.02 - 5.23 - -La(CO3)

2- 0.49 - 0.01 - 61.63 - 54.37 - 0.55 - -LaCO3

+ 12.77 - 3.43 - 35.90 - 42.73 - 24.70 - -Ce+3 7.31 86.17 35.33 93.97 0.09 59.44 0.17 91.49 34.36 91.74 76.52CeOH+2 7.92 7.79 6.54 2.85 3.41 22.13 1.81 4.32 1.15 3.27 0.07CeCl+2 0.03 0.01 0.46 - - - - - 0.99 - 1.79Ce(SO4)

2- 8.07 - 2.01 - - 0.05 0.01 - 0.32 - 0.22CeSO4

+ 52.18 6.02 48.53 3.17 0.15 18.37 0.41 4.18 17.60 4.99 21.40CeHCO3

+2 0.13 - 0.45 - - - - - 3.75 - -Ce(CO3)

2- 1.21 - 0.03 - 67.30 - 61.67 - 1.21 - -CeCO3

+ 23.16 - 6.65 - 29.06 - 35.93 - 40.62 - -Pr+3 6.59 85.60 34.38 93.71 0.05 58.60 0.09 91.09 28.58 91.42 76.60PrOH+2 6.97 8.41 6.00 3.12 1.74 23.25 1.01 4.74 0.96 3.61 0.08PrCl+2 0.03 0.01 0.45 - - - - - 0.82 - 1.79Pr(SO4)

2- 6.14 - 1.92 - 0.08 0.03 - - 0.20 - 0.11PrSO4+ 47.03 5.98 47.24 3.16 - 18.11 0.22 4.16 14.64 4.97 21.42PrHCO3

+2 0.10 - 0.38 - - - - - 2.72 - -Pr(CO3)

2- 2.27 - 0.06 - 75.16 - 69.86 - 2.11 - -PrCO3

+ 30.87 - 9.57 - 22.97 - 28.81 - 49.97 - -Nd+3 5.92 82.38 32.24 92.31 0.04 53.15 0.08 89.03 26.64 89.77 77.42NdOH+2 7.96 11.68 6.84 4.49 1.78 29.71 1.13 6.80 1.17 5.23 0.12Nd(SO4)

2- 6.91 - 1.99 - - 0.05 - - 0.25 - 0.21NdSO4

+ 45.49 5.94 48.40 3.20 0.07 17.09 0.19 4.18 14.55 5.00 22.26NdHCO3

+2 0.10 - 0.38 - - - - - 2.72 - -Nd(CO3)

2- 2.51 - 0.07 - 76.71 - 71.62 - 2.42 - -NdCO3

+ 31.12 - 10.07 - 21.39 - 26.94 - 52.26 - -Sm+3 4.75 70.12 29.48 86.15 0.02 38.05 0.04 80.19 20.23 82.51 76.85SmOH+2 10.97 24.71 9.46 10.79 1.34 49.40 1.10 15.96 1.66 12.79 0.29Sm(SO4)

2- 4.44 - 1.30 - - 0.04 - - 0.17 4.70 0.25SmSO4

+ 37.34 5.17 45.27 3.06 0.03 12.52 0.10 3.85 11.31 - 22.61SmHCO3

+2 0.09 - 0.40 - - - - - 2.37 - -

ca zengin minerallerden (plajiyoklaz ± K-feldispat) kaynaklandığı düşünülmektedir. Sulardaki ve çevre kayaçlardaki Ce anomalileri birbirleri ile uyumludur.

7. Nadir Toprak Elementlerinin Taşınma Biçimleri

Yer altı sularında NTE konsantrasyonları, çoğunlukla yankayaçtaki NTE içeren minerallerin çözünürlüğüne ve yan kayacın ayrışma derecesine bağlıdır. NTE nin sulara taşınmasında su ile yan kayaç temas süresi, soğurma süreçleri ve kimyasal

kompleksleşme reaksiyonları etkilidir. İncelenen alanlarda NTE taşınım süreçlerini belirlemek amacıyla Visual MINTEQ (Gustafsson, 2012) programı kullanılmıştır. Yapılan termodinamik hesaplamalar Ln+3, LnOH+2, LnCl+2, Ln(SO4)2

-, LnSO4+, LnHCO3

+2, Ln(CO3)2

- and LnCO3+ komplekslerinin her bir NTE

türü için mevcut olduğunu göstermiştir. İncelenen tüm alanlar için jeotermal ve soğuk suların toplam çözünmüş NTE’nin majör sulu türlerinin katkısının yüzde olarak gösterildiği türleştirme model sonuçları çizelge 5’de verilmiştir.

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

150

Sm(CO3)2- 4.62 - 0.15 - 83.27 - 79.10 - 4.20 - -

SmCO3+ 37.79 - 13.94 - 15.34 - 19.66 - 60.07 - -

Eu+3 3.95 67.46 26.96 84.80 - 34.90 0.03 78.40 17.78 81.08 75.30EuOH+2 11.77 27.55 11.56 12.19 0.74 53.55 0.96 17.84 1.83 14.29 0.33EuCl+2 0.02 0.01 0.35 - - - - - 0.51 - 1.76Eu(SO4)

2- 7.80 - 2.58 - - 0.06 - - 0.30 - 0.46EuSO4

+ 31.09 4.98 41.41 3.01 0.01 11.48 0.07 3.76 9.94 4.62 22.15EuHCO3

+2 0.15 - 0.92 - - - - - 3.63 - -Eu(CO3)

2- 8.42 - 0.41 - 91.46 - 83.90 - 6.64 - -EuCO3

+ 36.80 - 15.82 - 7.78 - 15.05 - 59.37 - -Gd+3 4.82 72.28 28.62 87.64 0.02 39.02 0.04 82.41 22.18 84.58 76.51GdOH+2 15.04 22.50 14.36 9.32 2.22 48.40 1.39 13.72 2.23 10.71 0.25GdCl+2 - - 0.20 - - - - - 0.34 - 0.96Gd(SO4)

2- 6.17 - 1.80 - - 0.04 - - 0.24 - 0.29GdSO4

+ 37.04 5.21 42.96 3.04 0.04 12.54 0.11 3.87 12.12 4.71 22.00Gd(CO3)

2- 4.18 - 0.13 - 83.10 - 79.57 - 4.11 - -GdCO3+ 32.65 - 11.52 - 14.62 - 18.89 - 56.06 - -GdHCO3

+2 0.10 - 0.41 - - - - - 2.72 - -Tb+3 4.27 63.69 27.57 82.90 0.01 30.63 0.02 75.94 19.37 79.25 77.65TbOH+2 19.24 31.86 19.27 14.30 1.69 59.87 1.15 20.59 2.88 16.44 0.41Tb(SO4)

2- 4.58 - 1.50 - - 0.03 - - 0.18 - 0.23TbSO4

+ 30.46 4.45 37.88 2.80 0.02 9.47 0.05 3.47 9.92 4.31 21.72TbHCO3

+2 0.11 - 0.50 - - - - - 2.99 - -Tb(CO3)

2- 7.38 - 0.25 - 89.06 - 86.66 - 7.16 - -TbCO3

+ 33.96 - 13.04 - 9.22 - 12.11 - 57.51 - -Dy+3 3.69 63.71 24.60 83.30 - 29.63 0.02 76.60 16.43 80.13 79.20DyOH+2 22.75 32.20 26.06 14.12 1.83 61.87 1.03 20.20 3.11 15.90 0.41Dy(SO4)

2- 2.55 - 0.98 - - 0.01 - - 0.09 - 0.10DySO4

+ 25.30 4.09 32.91 2.58 0.01 8.49 0.04 3.20 8.00 3.97 20.29DyHCO3

+2 0.10 - 0.49 - - - - - 2.78 - -Dy(CO3)

2- 8.61 - 0.30 - 89.50 - 87.50 - 8.19 - -DyCO3

+ 37.00 - 14.65 - 8.65 - 11.41 - 61.41 - -Ho+3 3.81 59.76 26.79 80.54 - 27.45 0.01 72.78 16.49 76.71 79.82HoOH+2 19.98 36.57 21.39 17.09 1.20 65.03 0.85 24.31 2.88 19.66 0.52Ho(SO4)

2- 2.97 - 1.14 - - 0.02 - - 0.10 - 0.13HoSO4

+ 24.92 3.67 34.22 2.38 0.01 7.51 0.03 2.91 7.66 3.63 19.53HoHCO3

+2 0.10 - 0.48 - - - - - 2.54 - -Ho(CO3)

2- 10.93 - 0.41 - 91.73 - 89.80 - 10.11 - -HoCO3

+ 37.30 - 15.58 - 7.04 - 9.30 - 60.22 - -Er+3 3.45 56.73 26.23 78.40 - 25.47 0.01 69.98 14.66 74.18 79.68ErOH+2 18.25 39.79 20.22 19.29 0.91 67.54 0.70 27.23 2.66 22.31 0.60Er(SO4)

2- 3.81 - 1.49 - - 0.02 - - 0.13 - 0.23ErSO4

+ 22.57 3.48 33.51 2.31 - 6.97 0.02 2.79 6.81 3.51 19.50ErHCO3

+2 0.09 - 0.51 - - - - - 2.42 - -Er(CO3)

2- 13.05 - 0.52 - 92.87 - 91.05 - 11.84 - -ErCO3

+ 38.78 - 17.52 - 6.21 - 8.22 - 61.47 - -Tm+3 2.87 50.84 22.98 74.44 - 20.93 - 65.19 12.50 70.10 78.27TmOH+2 22.25 46.03 27.14 23.36 0.98 73.33 0.70 32.21 3.23 26.57 0.75TmCl+2 - - 0.26 - - - - - 0.31 - 1.59Tm(SO4)

2- 2.84 - 1.10 - - 0.02 - - 0.11 - 0.24TmSO4

+ 18.76 3.12 29.36 2.20 - 5.73 0.02 2.60 5.81 3.32 19.15TmHCO3

+2 0.08 - 0.48 - - - - - 2.21 - -

Çizelge 5- devamı.

151

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

pH değeri ~8 ve sıcaklığı 47 °C olan SJS’nda sıcak sularda toplam çözünmüş NTE baskın olarak sülfat komplekslerini (LnSO4

+) oluşturmuştur. Bu alanda genel olarak NTE jeotermal suya ana anyon olan sülfat ile birlikte taşınmıştır. Bu kompleksler HNTE (~% 59-31; La-Eu)’nden ANTE (~% 37-14; Gd-Lu)’ ne doğru giderek azalmıştır. Bu sahada soğuk kaynak suyunda ise serbest metal iyonlarının (Ln+3) baskın olduğu görülmektedir (~% 90-67; La-Eu, ~% 72-41; Gd-Lu).

SJS’na benzer şekilde pH değeri ~7 ve sıcaklığı 60 °C olan İJS’nda da jeotermal kuyu suyunda (ILKAP) toplam çözünmüş NTE baskın olarak sülfat komplekslerini (LnSO4

+) oluşturmuştur. Bu kompleksler HNTE (~% 51-41; La-Eu)’nden ANTE (~% 42-24; Gd-Lu)’ ne doğru giderek azalmıştır. Bu sahada soğuk kaynak suyunda ise serbest metal iyonlarının (Ln+3) baskın olduğu görülmektedir (~% 95-84; La-Eu, ~% 87-66; Gd-Lu).

AJS’nda pH değeri yaklaşık 9, sıcaklığı 55°C olan AYKAP jeotermal kuyu suyunda bikarbonat (LnHCO3

-2) kompleksleri NTE’nin artan atom numaraları ile birlikte artarak baskın türleri oluşturmuştur (~% 61-91; La-Eu, ~% 83-94; Gd-Lu). pH’ı yaklaşık 8 ve sıcaklığı 20 °C olan AYESH jeotermal kaynak suyunda serbest metal iyonları (Ln+3) La’dan Nd’ ye doğru giderek azalarak baskın türleri oluşturmuştur. Sm’den Lu’ya kadar LnOH+2

kompleksi artan atom numarası ile birlikte artarak baskın olmuştur. AYKOPK (pH: 9.3, sıcaklık: 31.7°C) sıcak su kaynağında ise NTE’nin artan atom numaraları ile birlikte artış gösteren karbonat (LnCO3

+) kompleksleri baskın türleri oluşturmuştur (~% 54-83; La-Eu, ~% 79-92; Gd-Lu). AJS’nda yüksek pH değerleri ile NTE’nin karbonat komplekslerinin konsantrasyonları da artmıştır. Sahada yer alan soğuk su kaynağı (HOŞSU)’nda artan atom numaraları ile birlikte giderek azalarak (~% 93-78; La-Eu, ~% 82-55; Gd-Lu) serbest metal iyonları (Ln+3) baskın türleri oluşturmaktadır.

ŞJS’nda ILICAS kuyusunda (pH: 6.9, sıcaklık: 38.8°C) NTE’nin artan atom numaraları ile birlikte artarak karbonat (LnCO3

+) kompleksleri baskın türleri oluşturmuştur (~% 44-59; La-Eu, ~% 56-63; Gd-Lu). Sahada yer alan soğuk su kaynaklarında serbest metal iyonları (Ln+3) NTE’nin artan atom numaraları ile birlikte SSSK kaynağında (pH:7.5, sıcaklık: 9.2°C) azalarak (~% 93-81; La-Eu, ~% 84-61; Gd-Lu), CDMS kaynağında (pH:6.2, sıcaklık: 12°C) çok fazla değişikliğe uğramadan (~% 76; La-Eu, ~% 79; Gd-Lu) baskın kompleksleri oluşturmuştur.

8. Sonuçlar

Magmatik (plütonik ve volkanik) kayaçlardaki tektonik hatların kontrol ettiği Doğu Karadeniz

Tm(CO3)2- 15.32 - 0.65 - 93.80 - 92.35 - 14.26 - -

TmCO3+ 37.88 - 18.03 - 5.22 - 6.93 - 61.57 - -

Yb+3 2.46 40.34 22.10 65.17 - 15.50 - 54.23 10.18 59.73 79.19YbOH+2 22.11 57.36 27.17 33.04 0.98 80.59 0.85 43.76 3.27 37.62 1.22YbCl+2 - - 0.20 - - - - - 0.20 - 1.28Yb(SO4)

2- 3.07 - 1.33 - - 0.02 - - 0.11 - 0.31YbSO4

+ 14.30 2.29 24.68 1.79 - 3.89 0.01 2.02 4.24 2.64 18.00Yb(CO3)

2- 14.10 - 0.67 - 92.54 - 90.57 - 12.46 - -YbCO3

+ 43.89 - 23.39 - 6.48 - 8.56 - 67.69 - -YbHCO3

+2 0.07 - 0.47 - - - - - 1.85 - -Lu+3 2.63 41.88 23.79 66.56 - 16.39 - 55.75 10.99 61.18 80.58LuOH+2 21.75 55.90 26.84 31.73 0.78 79.75 0.69 42.32 3.27 36.29 1.17LuCl+2 - - 0.14 - - - - - 0.14 - 0.82Lu(SO4)

2- 2.93 - 1.21 - - 0.02 - - 0.11 - 0.34LuSO4

+ 14.22 2.22 24.79 1.70 - 3.84 0.01 1.93 4.27 2.52 17.10LuHCO3

+2 0.07 - 0.46 - - - - - 1.82 - -Lu(CO3)

2- 17.66 - 0.84 - 94.32 - 92.80 - 15.79 - -LuCO3

+ 40.75 - 21.93 - 4.90 - 6.50 - 63.62 - -

Çizelge 5- devamı.

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

152

Bölümünde yer alan SJS termal suları 47°C sıcaklık ile Na-Ca-SO4 tipinde, İJS termal suları 60 °C sıcaklıkta Na-Ca-HCO3’lı su tipinde, AJS termal suları 55 °C sıcaklıkta ve Na-Ca-CO3-SO4 su tipinde ve ŞJS termal suları 39°C sıcaklıkta olup Na-HCO3-Cl su tipindedir. pH değerleri yaklaşık 7-9 arasında değişen bu jeotermal suların ∑NTE içerikleri oldukça düşük (0.02-2.13 ppb) konsantrasyonlardadır. En yüksek ∑NTE konsantrasyonları TÇK değerlerinin de yüksek olduğu ILKAP (İkizdere) ve ILICAS (Şavşat) jeotermal sularında belirlenmiştir. Tipik olarak alkali termal sularda tespit edilen düşük NTE konsantrasyonları pH değeri yüksek (8.60-9.86) olan AJS jeotermal suyunda gözlenmiştir. Soğuk kaynak sularının ∑NTE içerikleri jeotermal sulara göre daha düşük olup 0.02-0.82 ppb arasında değişmektedir. ŞJS’ndaki iyon içeriği yüksek (TÇK: 2369 mg/L) olan soğuk suda ∑NTE 2.05 ppb dir. Yüzey sularında ∑NTE değeri 0.1-0.64 arasında değişir. Bu durum ∑NTE değerleri üzerinde sıcaklıktan çok toplam iyon konsantrasyonunun etkili olduğunu göstermektedir.

Çalışılan sahalardaki suların büyük çoğunluğu HNTE zenginleşmesine doğru HNTE/ANTE fraksiyonlaşması göstermiştir. Ayder sahası hariç, tüm jeotermal sular belirgin pozitif Eu, az belirgin Ce anaomalisine sahiptir. Sulardaki Eu anomalisinin kaynağının jeotermal sahaların çevre kayaçlarında bulunan Eu’ ca zengin mineraller olduğu düşünülmektedir. Jeotermal sistemlerde az belirgin Ce anomalisi indirgeyici koşulları işaret etmektedir. Taşınım biçimlerinin hesaplamalarına göre NTE, SJS ve İJS’nda LnSO4

+, AJS’nda LnHCO3-2, LnCO3

+ ve Ln+3, ŞJS’nda LnCO3

+ ve Ln+3 kompleksleri şeklinde taşınmaktadır. Diğer taraftan NTE’nin sulardaki içerikleri onların atom numaraları gibi kendi bireysel özelliklerine, akışkanın sıcaklığına ve pH’ına bağlıdır.

Katkı Belirtme

Bu çalışma 115Y142 nolu TÜBİTAK projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir.

Değinilen Belgeler

Akkuş, İ., Akıllı, H., Ceyhan, S., Dilemre, A., Tekin, Z. 2005. Türkiye Jeotermal Kaynakları Envanteri, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Envanter Serisi-201, Ankara.

Arslan, M., Aslan, Z. 2006. Mineralogy, Petrography and Whole-Rock Geochemistry of the Tertiary

Granitic Intrusions in the Eastern Pontides, Turkey, Journal of Asian Earth Sciences, 27,177-193.

Arslan, M., Temizel, İ., Abdioğlu, E., Kolaylı, H., Yücel, C., Boztuğ, D., Şen, C. 2013. “40Ar-39Ar dating, whole-rock and Sr-Nd-Pb isotope geochemistry of post-collisional Eocene volcanic rocks in the southern part of the Eastern Pontides (NE Turkey): Implications for magma evolution in extension-induced origin”, Contribution to Mineralogy and Petrology, 166, 113-142.

Bau, M., Dulski, P.1999. Comparing yttrium and rare earths in hydrothermal fluids from the Mid-Atlantic Ridge: implications for Y and REE behaviour during near-vent mixing and for the Y/Ho ratio of proterozoic seawater. Chem Geol 155(1-2):77-90

Bragin, I.V., Kharitonova, N.A., Chelnokov, G.A., Aseeva, A.V., Chudaev, O.V. 2018. REY geochemistry in groundwater from Paratunka geothermal area (Kamchatka peninsula, Far East of Russia), Environmental Earth Sciences, 77, 376

Büyük, M. 1978. Fatsa (Sarmaşık) Kaplıcası Hidrojeoloji Etüdü, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 6082, Ankara (yayımlanmamış).

Craddock, P.R, Bach, W. 2010. Insights to magmatic-hydrothermal processes in the Manus back-arc basin as recorded by anhydrite. Geochim Cosmochim Acta 74(19):5514–5536

De Carlo, E.H., Wen, X.Y., Irving, M.1998. The influence of redox reactions on the uptake of dissolved Ce by suspended Fe and Mn oxide particles. Aquat. Geochem. 3, 357–389.

Embley, R.W., Baker, E.T., Butterfield, D.A., Chadwick, W.W., Lupton, J,E., Resing, J.A., de Ronde, C.E.J., Nakamura, K.I., Tunnicliffe, V., Dower, J.F., Merle, S.G. 2007. Exploring the submarine ring of fire: Mariana Arc—Western Pacific. Oceanography 20(4):68–79

Erzenoğlu, Z., Tamgaç, Ö.F. 1986. Ordu- Fatsa (Sarmaşık) Kaplıcası Ilıca-1 Sıcak Su Sondajı Kuyu Bitirme Raporu: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 7890, Ankara,11s (yayımlanmamış).

Evcimen, Ö., Karslı, O. 2012. İkizdere Plütonu’nun (KD Türkiye) U-Pb Jeokronolojisi, Petrolojisi ve Jeodinamik Önemi, 65.Türkiye Jeoloji Kurultayı 2-6 Nisan/April, 366.

Fırat Ersoy, A. 2001. Ilıcaköy (İkizdere-Rize) Sıcak Su Kaynaklarının Hidrojeolojisi, (Yüksek Lisans Tezi), Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.

Gammons, C.H., Wood, S.A., Pedrozo, F., Varekamp, J.C., Nelson, B.J., Shope, C.L., Baffico, G. 2005. Hydrochemistry and rare earth element behavior

153

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

in a volcanically acidified watershed in Patagonia, Argentina. Chem Geol 222:249-267

Gedik, A., Ercan, T., Korkmaz, S., Karataş, S. 1992. Rize- Fındıklı- Çamlıhemşin Arasında (Doğu Karadeniz) Yer Alan Magmatik Kayaçların Petrolojisi ve Doğu Pontidlerdeki Bölgesel Yayılımları, Türkiye Jeoloji Bülteni, C. 35, 15-38, Ankara.

Gustafsson, J.P. 2012. Visual MINTEQ ver. 3.0. Dept of Land and Water Resources Engineering, Stochholm, Sweden (E-mail: gustafjp@kth.se).

Göksu, E. 1996. 1/500000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası Samsun Paftası açıklaması, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Yayını, Ankara.

Göb, S., Loges, A., Nolde, N., Bau, M., Jacob, D.E., Markl, G. 2013. Major and trace element compositions (including REE) of mineral, thermal, mine and surface waters in SW Germany and implications for water– rock interaction. Appl Geochem 33:127-152.

Güven, İ. H. 1993. “Doğu Pontidler’in 1/250000 Ölçekli Kompilasyonu”, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara

Gürsel, F. 1991. Ayder (Çamlıhemşin-Rize) ve Çevresinin Jeotermal Enerji Yönünden İncelenmesi, (Yüksek Lisans Tezi), Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.

Gündüz, M. 1999. Rize-İkizdere-Ilıcaköy Sıcaksu Sahası Hidrojeoloji İncelemesi, (Yüksek Lisans Tezi) Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.

Haas, J.R., Shock, E.L., Sassani, D.S.1995. Rare earth elements in hydrothermal systems: estimates of standard partial molar thermodynamic properties of aqueous complexes of the rare earth elements at high pressures and temperatures. Geochim Cosmochim Acta 59:4329–4350.

Kara, İ. 1997. Türkiye Termal Ve Mineralli Sular Envanteri (Artvin) Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 10261, 19s. Ankara (yayımlanmamış).

Kartal, T. 1972. Rize-Ayder Kaplıcası Hidrojeoloji Raporu: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Raporu No: 5689, 20s, Ankara (yayımlanmamış).

Karslı, O., Aydın, F., Sadıklar, M.B. 2004. The Morphology and Chemistry of K-Feldspar Megacrysts from Ikizdere Pluton: Evidence for Acid and Basic Magma Interactions in Granitoid Rocks, NE-Turkey: Chemie der Erde-Geochemistry 64, 155-170.

Ketin, İ. 1966. Anadolu’nun tektonik birlikleri.Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Dergisi, 66, s. 20-34, Ankara.

Klinkhammer, G., German, C.R., Elderfield, H., Greaves, M.J., Mitra, A. 1994. Rare earth elements in hydrothermal fluids and plume particulates by inductively coupled plasma mass spectrometry. Mar Chem 45(3):179–186

Moller, P. 2001. The behavior of REE and Y in water-rock interactions. Water-Rock Interaction. In: Proceedings of the 10th International Symposium. Rotterdam: Balkema, Netherlands, vol 2, pp 989-992.

Okay, A.I., Tüysüz, O. 1999. “Tethyan sutures of northern Turkey. In: Durand, B., Jolivet, L., Hovarth, F., Seanne, M. (eds) The Mediterranean Basins: Tertiary Extension within the Alpine Orogen Tethyan Sutures of Northern Turkey. Geological Society. London. Special Publications. 156, 475-515

Özbeşikçi, A., Kırcı, M., Uysal, M. 1981. Ordu–Giresun–Gümüşhane-Samsun Yörelerindeki Manganez Zuhurlarına Ait Prospeksiyon Raporu, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 7162, Ankara (yayımlanmamış).

Özsayar, T., Pelin, S., Gedikoğlu, A. 1981. Doğu Pontidlerde Kretase, KTÜ., Yerbilimleri Dergisi, 2, 65-114.

Shakeri, A., Ghoreyshinia, S., Mehrabi, B., Delavari, M. 2015. Rare earth elements geochemistry in springs from Taftan geothermal area SE Iran. J Volcanol Geotherm Res 304:49-61.

Sun, S.S., McDonough, W.F. 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts; implications for mantle composition and processes. In: Magmatism in the ocean basins. Saunders, A.D. and Norry, M.J. (Editors), Geological Society of London, London. 42: 313-345.

Temizel, İ., 2002. İkizce (Ünye-Ordu) Yöresi Volkanik Kayaçlarının Petrografik, Jeokimyasal ve Petrolojik İncelenmesi, (Yüksek Lisans Tezi), Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.

Temizel, İ., Arslan, M., Ruffet, G. Peucat, J.J. 2012. Petrochemistry, Geochronology and Sr–Nd İsotopic Systematics Of The Tertiary Collisional And Post-Collisional Volcanic Rocks From The Ulubey (Ordu) Area, Eastern Pontide, Ne Turkey: Implications For Extension-Related Origin And Mantle Source Characteristics, Lithos, 128, 126-147.

Temizel, İ., Arslan, M., Yücel, C., Abdioğlu, E., Ruffet, G. 2016. “Geochronology and geochemistry of Eocene-aged volcanic rocks around the Bafra (Samsun, N Turkey) area: Constraints for the interaction of lithospheric mantle and crustal melts”, Lithos, 258-259, 92-114.

MTA Dergisi (2019) 160: 135-154

154

Terlemez, İ., Yılmaz, A. 1980. Ünye-Ordu-Koyulhisar-Reşadiye Arasında Kalan Yörenin Stratigrafisi, TJK Bülteni, 23/2, 179-192, Ankara.

Uzel, Ö. F., Gündüz, M., Yıldız, S., 1998. Rize- İkizdere Kaplıcası sıcak su sondajı Ilıcaköy-1 ve Ilıcaköy-2 kuyu bitirme raporu: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Rapor No: 10213, 11s. Ankara (yayımlanmamış).

Wood, S, A. 1990. The aqueous geochemistry of the rare-earth elements and yttrium. 1. Review of available low-temperature data for inorganic complexes and the inorganic REE speciation of natural waters. Chem Geol 82(C):159-186

Yücel, C. 2013. “Trabzon-Giresun arasındaki Tersiyer volkanitlerinin petrografisi, 40Ar-39Ar jeokronolojisi, petrokimyası, Sr-Nd-Pb izotop jeokimyası ve petrolojisi”, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 406s.

Zhang, Y., Tan, H., Zhang, W., Wei, H., Dong, T. 2016 Geochemical constraint on origin and evolution of solutes in geothermal springs in western Yunnan, China. Chemie der Erde, 76,63-75.